Nghiên cứu và triển khai ứng dụng trên nền tảng điện toán đám mây GAE của google

TRƯỜNG ĐẠII HỌC H TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG HÀ N NỘI KHOA CÔNG NGHỆ NGH THÔNG TIN SINH VIÊN: VIÊN VŨ HOÀNG YẾN NGHIÊN CỨU U VÀ TRI TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG TRÊN NỀ ỀN TẢNG ĐIỆN N TOÁN ĐÁM MÂY GAE CỦA A GOOGLE Hà Nội – 2015 TRƯỜNG ĐẠII HỌC H TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG NG HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ NGH THÔNG TIN SINH VIÊN: VŨ V HOÀNG YẾN NGHIÊN CỨU U VÀ TRI TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG TRÊN NỀ ỀN TẢNG ĐIỆN N TỐN ĐÁM MÂY GAE CỦA GOOGLE Chun ngành: Cơng ngh nghệ thông tin Mã ngành: NGƯỜI HƯỚNG DẪN: GVC.TS.HÀ M MẠNH ĐÀO Hà Nội – 2015 LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp em thực hiện, khơng chép từ cơng trình nghiên cứu khác, tài liệu sử dụng đồ án tốt nghiệp ghi rõ nguồn gốc Sinh viên Vũ Hoàng Yến LỜI CẢM ƠN Sau thời gian tìm hiểu đề tài “Nghiên cứu triển khai ứng dụng tảng điện toán đám mây GAE Google”, em hoàn thành tiến độ dự kiến Để đạt kết này, em nỗ lực thực đồng thời nhận nhiều giúp đỡ, quan tâm thầy cô, bạn bè gia đình Em xin chân thành cảm ơn giảng viên hướng dẫn: thầy GVC.TS.Hà Mạnh Đào – Trường Đại học Tài Nguyên Môi Trường Hà Nội tận tình giúp đỡ em hồn thành đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô ban lãnh đạo trường Đại học Tài Nguyên Mơi Trường Hà Nội nhiệt tình giảng dạy truyền đạt kiến thức quý báu bổ ích suốt trình em học tập trường Vì thời gian có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong đóng góp ý kiến từ thầy bạn để giúp hồn thiện đề tài Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Đồ án MụC LụC PHẦN MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết đề tài Tổng quan đề tài nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Những đóng góp đồ án Kết cấu đồ án CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY 1.1 Giới thiệu điện toán đám mây 1.2 Những đặc điểm bật điện toán đám mây 1.3 Mơ hình hướng dịch vụ điện toán đám mây 1.4 Cách thức hoạt động điện toán đám mây 10 1.5 Các mô hình triển khai điện tốn đám mây 11 1.5.1 Các đám mây công cộng (Public Cloud) 12 1.5.2 Các đám mây riêng (Private Cloud) 13 1.5.3 Các đám mây lai (Hybrid Cloud) 14 1.5.4 Các đám mây cộng đồng(Community Cloud) 14 1.6 Ưu điểm nhược điểm điện toán đám mây 15 1.6.1 Ưu điểm điện toán đám mây 15 1.6.2 Nhược điểm điện toán đám mây 16 CHƯƠNG 2: NỀN TẢNG ĐÁM MÂY GAE CỦA GOOGLE 18 2.1 Giới thiệu Google App Engine 18 2.2 Kiến trúc hoạt động Google App Engine 19 2.3 Các thành phần GAE chức thành phần 20 2.3.1 Môi trường thực thi (The Runtime Environment) 20 2.3.2 Các file server tĩnh (static file server) 22 2.3.3 Kho liệu (Datastore) 23 2.4 Màn hình quản trị (The Adminstrator Console) 27 2.5 Một số dịch vụ Google App Engine 28 2.5.1 Url Fetch 28 2.5.2 User 28 2.5.3 Memcache 30 2.5.4 Email 31 2.5.5 Capabilities 31 2.5.6 Datastore 31 2.5.7 Blobstore 34 2.5.8 XMPP 35 2.6 Hạn chế Google App Engine 35 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG ỨNG DỤNG HỎI ĐÁP ONLINE DỰA TRÊN DỊCH VỤ XMPP CỦA GOOGLE APP ENGINE 37 3.1 Phát biểu toán 37 3.2 Phân tích thiết kế hệ thống 38 CHƯƠNG 4: MÔ PHỎNG 43 4.1 Cài đặt hệ thống 43 4.2 Kết chạy mô 47 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC 52 DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT KÍ HIỆU NỘI DUNG VIẾT TẮT Ý NGHĨA API Application Programming Interfaces Giao diện lập trình ứng dụng AWS Amazone Web Service Dịch vụ Web Amazone CNTT Công Nghệ Thông Tin Công Nghệ Thông Tin CPU Central Processing Unit Bộ vi xử lý trung tâm CSDL Cơ sở liệu Cơ sở liệu Css Cascading Style Sheets Cascading Style Sheets FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tệp GAE Google App Engine Máy ứng dụng Google GAEJ Google App Engine for Java Máy ứng dụng Google Java GAEP Google App Engine for Python Máy ứng dụng Google Python GB Gigabyte Gigabyte GWT Google Web Tootkit Công cụ Web Google HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn HTTPS Hypertext Transfer Protocol Secure Giao thức truyền siêu văn an toàn IaaS Infrastructure as a Service Hạ tầng dịch vụ IT Information technology Công nghệ thông tin JDK Java Development Kit Công cụ phát triển Java JVM Java Virtual Machine Máy ảo Java MB Megabyte Megabyte OS Operating System Hệ điều hành PaaS Platform as a Service Nền tảng dịch vụ SaaS Software as a Service Phần mềm dịch vụ SDK Software Development Kit Công cụ phát triển phần mềm URL Uniform Resource Locator Bộ định vị tài nguyên toàn cục XMPP Extensible Messaging and Presence Giao thức nhắn tin mở rộng Protocol DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Mơ hình tổng quan điện toán đám mây Hình 1.2: Mơ hình dịch vụ điện tốn đám mây Hình 1.3: Cách thức hoạt động điện tốn đám mây 10 Hình 1.4: Các dạng mơ hình triển khai điện tốn đám mây 11 Hình 1.5: Mơ hình Public Cloud 12 Hình 1.6: Mơ Hình Private Cloud 13 Hình 1.7: Mơ hình Hybrid cloud 14 Hình 1.8: Mơ hình Community cloud 15 Hinh 2.1: Kiến trúc hoạt động GAE 19 Hình 2.2: Màn hình thiết lập cách ứng dụng chứng thực người dùng lúc khởi tạo Application ID 29 Hình 2.3: Màn hình thiết lập cách ứng dụng chứng thực người dùng Admin Console 29 Hình 2.4: Màn hình thiết lập tuỳ chọn lưu trữ datastore 32 Hình 3.1: Lược đồ usecase tổng quát 38 Hình 3.2: Lược đồ usecase cập nhập 39 Hình 3.3: Lược đồ usecase chat 40 Hình 3.4: Biểu đồ trạng thái chat người sử dụng hệ thống 40 Hình 3.5: Biểu đồ hoạt động chức đăng nhập 41 Hình 3.6: Biểu đồ 42 Hình 4.1: Màn hình đăng nhập hệ thống GAE 43 Hình 4.2: Màn hình chào mừng lần tạo ứng dụng GAE 44 Hình 4.3: Màn hình tạo project 44 Hình 4.4: Màn hình tạo ứng dụng 45 Hình 4.5: Màn hình quản lý ứng dụng GAE 45 Hình 4.6: Màn hình liệt kê ứng dụng GAE 46 Hình 4.7: Người dùng add contact robothoangyen@appspot.com 47 Hình 4.8: Người dùng gửi tin nhắn đến robothoangyen@appspot.com 48 Hình 4.9: robothoangyen@appspot.com tự động trả lời câu hỏi 49 PHẦN MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Ngày công nghệ thông tin phát triển nhanh chóng, nắm giữ vai trị quan trọng việc thúc tăng trưởng kinh tế, với đời nhiều công nghệ mới, dịch vụ CNTT đáp ứng nhu cầu người dùng doanh nghiệp, Tuy nhiên, giai đoạn suy thoái kinh tế nay, việc ứng dụng cơng nghệ hay dịch vụ CNTT đáp ứng việc quản lý tốt, hiệu liệu riêng công ty liệu khách hàng, đối tác toán ưu tiên hàng đầu cho doanh nghiệp Để quản lý nguồn liệu đó, ban đầu doanh nghiệp phải đầu tư, tính tốn nhiều loại chi phí chi phí cho phần cứng, phần mềm, mạng, chi phí cho quản trị viên, chi phí bảo trì, sửa chữa,…Ngồi họ cịn phải tính tốn khả mở rộng, nâng cấp thiết bị; phải kiểm sốt việc bảo mật liệu tính sẵn sàng cao liệu Để giải vấn đề thấy có nơi tin cậy giúp doanh nghiệp quản lý tốt nguồn liệu đó, doanh nghiệp khơng cịn quan tâm đến sở hạ tầng, công nghệ mà tập trung vào cơng việc kinh doanh họ mang lại cho họ hiệu lợi nhuận ngày cao Khái niệm “điện toán đám mây” đời hồn cảnh dần trở nên quen thuộc doanh nghiệp, đặc biệt doanh nghiệp vừa nhỏ Điện tốn đám mây (Cloud Computing), cịn gọi điện tốn máy chủ ảo, mơ hình điện tốn sử dụng cơng nghệ máy tính phát triển dựa vào mạng internet (theo Wikipedia) Với số lợi ích như: sử dụng tài nguyên tính tốn động, giảm chi phí, giảm độ phức tạp cấu doanh nghiệp, kiến trúc hướng dịch vụ… điện toán đám mây tạo hội cho doanh nghiệp hoạt động hiệu quả, thông minh tiết kiệm chi phí Google nhà cung cấp dịch vụ điện toán đám mây với tảng App Engine cho phép người dùng xây dựng triển khai ứng dụng web Java hay Python sở hạ tầng Nhằm đưa nhìn tổng quan tảng App Engine Google, em chọn đề tài “Nghiên cứu triển khai ứng dụng tảng App Engine Google” làm đồ án tốt nghiệp Tổng quan đề tài nghiên cứu Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ thông tin doanh nghiệp Việt Nam trở nên phổ biến, điện toán đám mây bắt đầu có tín hiệu lạc quan Tuy nhiên hầu hết doanh nghiệp sử dụng dịch vụ điện toán đám mây công ty công nghệ hàng đầu nước như: FPT, Quang Trung, … đại đa số doanh nghiệp vừa nhỏ e dè với điện tốn đám mây, chưa hiểu rõ hết mơ hình nên việc sử dụng dịch vụ điện tốn đám mây cịn hạn chế Giải pháp cho vấn đề cung cấp cho người dùng dịch vụ đám mây miễn phí App Engine Google để người dùng trải nghiệm tiện ích từ điện tốn đám mây có thời gian nhiều để tìm hiểu rủi ro tính an tồn liệu, để từ họ mạnh dạn để sử dụng dịch vụ điện tốn đám mây Mặc dù khơng phải cơng ty đầu lĩnh vực điện tốn đám mây Google khẳng định đối thủ nặng kí lĩnh vực với App Engine Google theo hướng cung cấp trải nghiệm điện toán đám mây đơn giản so với nhà cung cấp dịch vụ khác Amazon, có mức kiểm sốt chặt chẽ đầy đủ Để triển khai hệ thống có khả đáp ứng yêu cầu cao với Amazon, người dùng cần phải có trình độ hiểu biết cao hệ thống Đơi việc cấu hình viết ứng dụng theo dõi, tự động mở rộng (Automatic scalability) cho AWS (Amazon Web Services) lại nhiều thời gian việc viết ứng dụng Với App Engine Google người dùng lo lắng vấn đề GAE hỗ trợ hai ngơn ngữ lập trình Java Python Bên cạnh Google cung cấp cho người dùng tốt với hiệu suất làm việc độ tin cậy cao giá thành ưu đãi như: Sự tin cậy, hiệu suất bảo mật sở hạ tầng Google, Google tiếng hiệu suất làm việc tính tin cậy cao Với App Engine, có mạnh Google chế bảo mật, quyền riêng tư sách bảo vệ sở liệu Các ứng dụng cung cấp sẵn Google giúp ta dễ dàng quản lý ứng dụng mình, dành thời gian tập trung phát triển chức cho người dùng Nếu trước vấn đề bảo mật vốn rào cản lớn khiến người dùng Việt Nam vốn e dè với điện toán đám mây với GAE khắc phục yếu điểm Giá thành ưu đãi, cở sở hạ tầng App Engine hồn tồn miễn phí đạt đến ngưỡng mức sử dụng – dung lượng lưu trữ 1GB , khoảng triệu lượt xem tháng Và việc cấu hình hệ thống khơng địi hỏi người dùng phải có hiểu biết nhiều hệ thống GAE hệ thống tích hợp với đầy đủ cơng cụ cho ứng dụng web đại Điều giúp doanh nghiệp vừa nhỏ tiết kiệm khoảng chi phí khơng nhỏ Em nhận thấy đề tài hay, bổ ích vơ thực tế, cung cấp cho em nhiều kiến thức điện tốn đám mây phục vụ cho cơng việc sau Mục đích nghiên cứu − Hiểu sở lí thuyết điện tốn đám mây − Hiểu số vấn đề Google App Engine − Xây dựng ứng dụng tảng App Engine Google Đối tượng nghiên cứu phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu gồm có: − Cơ sở lý thuyết điện tốn đám mây − Nền tảng App Engine Google Phạm vi nghiên cứu: − Khái niệm, đặc điểm, mơ hình hướng dịch vụ, cách thức hoạt động, mơ hình triển khai, ưu điểm, nhược điểm điện toán đám mây − Khái niệm, kiến trúc hoạt động, thành phần chức thành phần, dịch vụ, hạn chế Google App Engine − Xây dựng chương trình ứng dụng sử dụng dịch vụ XMPP Google App Engine lưu trữ đám mây Google Phương pháp nghiên cứu − Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: tiến hành thu nhập tài liệu, thông tin liên quan đến đề tài − Tổng hợp phân tích tích tài liệu để đưa sở lý thuyết điện toán đám mây, tảng App Engine Google − Tạo chương trình ứng dụng sử dụng dịch vụ XMPP Google App Engine Những đóng góp đồ án Đồ án hồn thành có đóng góp chủ yếu sau đây: − Hệ thống hóa vấn đề lý thuyết điện toán đám mây − Một số vấn đề tảng App Engine Google − Cách triển khai ứng dụng tảng App Engine Google Kết cấu đồ án Đồ án chia thành chương sau: Chương 1: Cơ sở lý thuyết điện toán đám mây Chương trình bày tổng quan điện tốn đám mây; đặc điểm bật điện toán đám mây; mơ hình hướng dịch vụ điện tốn đám mây; mơ hình triển khai điện tốn đám mây; ưu điểm nhược điểm điện toán đám mây Chương 2: Một số vấn đề Google App Engine Chương giới thiệu Google App Engine; kiến trúc hoạt động Google App Engine; thành phần GAE chức thành phần; hình quản trị; số dịch vụ Google App Engine; hạn chế Google App Engine Chương 3: Xây dựng ứng dụng hỏi đáp online dựa dịch vụ XMPP Google App Engine Trong chương giới thiệu toán sâu vào phân tích thiết kế hệ thống Chương 4: Mơ Trong chương đưa phương thức cài đặt hệ thống giới thiệu số hình ảnh sử dụng hệ thống